1939年5月4日，约七至九十名蒙古人民革命军第24国境警备队骑兵在哈拉哈河以东、诺门罕附近的地区(今中国内蒙古呼伦贝尔西南部，阿尔山以西)放牧。兴安北警备军骑兵第3连驻锡林陶拉盖哨所的一个班士兵立即开枪阻截，并上马追赶，将蒙古牧马人和马群赶回西岸。

　　随后，蒙古人民革命军的50余名骑兵武力攻占了设在满洲、蒙古两国争议地区的满洲国边境警备部队的锡林陶拉盖哨所。日本及满洲国认为满、蒙边境应该在哈拉哈河，哈拉哈河以东为满洲国国土;而苏、蒙则认为边界在河东约十六公里，诺门罕的东面，该地为外蒙古领土。早在清朝，雍正皇帝就裁定哈拉哈河西岸蒙古喀尔喀部落可以到河东岸的原属于蒙古巴尔虎部落的诺门罕地区放牧。内、外蒙古边界也由此划定。

　　此时日本关东军在满洲国之领土呼吁下决定干涉。5月13日或5月14日，隶属关东军小松原师团的骑兵联队长东八百藏中佐指挥本部200余日本骑兵、满洲国兴安北警备军骑兵第8团约400满洲国士兵，并出动5架轰炸机投掷60多枚炸弹。蒙古方面伤亡了30余人之后，于15日主动撤向了河西。

　　此时苏联政府依据《苏蒙友好合作互助条约》介入，决定干预蒙古战事。苏联将第11坦克旅开往哈拉哈河地区，同时命令驻在乌兰乌德的摩托化步兵第36师一部向哈拉哈河集合，并将第57特别军司令部从乌兰巴托迁到距哈拉哈河125公里的塔木察格布拉格，苏联的飞机也不断在发生战事的地区集合，并在诺门罕地区进行飞行侦察。5月22日至24日，苏联空军与日本关东军第2飞行集团在诺门罕上空展开了大规模的空战。日军夺去了制空权。

　　5月24日蒙古骑兵第6师(辖骑兵第15、第17团，每个骑兵团由2个骑兵连和1个机枪连组成，师直装甲车营、炮兵营等)渡过哈拉哈河，击退满州国骑兵，并在哈拉哈河以东10千米处据733高地、731高地设置防御阵地。苏军坦克第11旅的摩托化步兵营(辖摩步第1、第2、第3连)以第2、第3两个连部署在蒙军北、南外侧，第1连部署在浮桥以西担任预备队。苏军摩步第36师第149团(欠一个营，团长И·М·列米佐夫少校)位于哈拉哈河前线以西120千米外的塔木察格布拉格作为总预备队。苏军总兵力为1100人，蒙军为1257人。

　　师团长小松原中将于5月25日下午到达甘珠尔庙，召开军事会议听取侦察报告。小松原认为消灭越境的蒙军的时机已成熟，不久前才接到《满苏国境纠纷处理纲要》，小松原师团长有权在边境线不明的地区，自行判断和划定国境线，为了达到这个目的，有权自行决定动用武力。因此，小松原师团长命令步兵第64联队长山县武光大佐率队发起攻击。其作战部署是：

　　东八百藏中佐率领师团骑兵联队一部穿插迂回到苏蒙军后方夺取或摧毁胡鲁斯台河汇入哈拉哈河的河口处浮桥，切断哈拉哈河东岸苏蒙军退路。搜索队实力为：一个骑兵中队、一个装甲车中队，共有220人。装备九二式装甲车12辆、重装甲车1辆。

　　山县大佐统帅“山县支队”主力从正面攻击。实力为第64联队第3大队(谱久村安英少佐，辖第9、第10、第12中队;欠第11中队)、第4中队(欠二个小队)、第64联队的炮兵中队(3门41式山炮)、第64联队的反坦克炮中队(4门94式反坦克炮)。兵力约800人。

　　在山县支队左侧是立川大尉率领第4步兵中队的1个小队(配属有满州国骑兵)，沿胡鲁斯台河的北岸向河口处前进。

　　在胡鲁斯台河的南岸，满洲国兴安北警备军骑兵第8团约450人与立川小队夹河平行前进。

　　浅田忠义少尉率领第4步兵中队的“浅田小队”，共有32人，在战线最北侧前出至胡鲁斯台河注入哈拉哈河的河口以北6公里处。

　　后藤亲大尉率领第11步兵中队在战线最南侧前出至哈拉哈河。

　　以上各部构成山县支队，总兵力约1600人日军，另配属450余名满州国骑兵。山县支队各部于27日夜间出发;计划于28日清晨5时整同时发起进攻，歼灭哈拉哈河东岸苏蒙军。作战依据是“俄军一旦后路被断，马上就会全线崩溃”的日俄战争的“老经验”。

　　5月28日凌晨4时至5时40分，苏军坦克第11旅摩步营营长贝科夫少校率领摩步第1连，将迂回偷袭的东八百藏中佐搜索队阻击在距离浮桥1.7千米处。28日中午13时，东八百藏中佐向支队发出求援，但仅在下午17时获得了浅田小队的增援。28日21时入夜之后，东搜索队准备发扬日军传统的“夜战”优势转入反攻，但列米佐夫中校率领苏军摩步第149团从塔木察格布拉格赶到战场。苏军随即在河西岸的3部探照灯照射下对东搜索队发起总攻。激战持续数小时，东八百藏搜索队击退了苏军进攻，死伤91人(包括骑兵中队长、装甲车中队长)。29日凌晨3时30分，苏军恢复进攻，从三面迫近东搜索队阵地。29日下午14时，东中佐下令伤兵突围。15时东搜索队只剩下25人。18时，东八百藏中佐实施了最后的自杀突击。

　　此战东中佐之搜索队军力减损63%：8名军官和97名士兵被杀，1名军官和33名士兵负伤。列米佐伕中校所率苏军之伤亡具体人数不明。

　　29日21时，小松原师团长派遣第71联队第2大队马场进少佐带领的第5中队、联队炮中队、反坦克炮中队，总共381人，分乘40辆汽车增援，于30日下午到达战场。苏军以为日军大部队前来增援，因此主动撤回哈拉哈河西岸。

　　战后，小松原师团长向上级报告此战取得了辉煌大胜，击毙外蒙古骑兵第6师师长沙日布、全歼蒙骑第6师骑兵第15团;命令井置中佐重新组建师团的骑兵联队。东京的参谋本部发来的“参字547号电”，对23师团的胜利表示祝贺。